From c6589281e434c161e5fe741fd408bd2ec9cd3b45 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Dangerise <2237556709@qq.com> Date: Sat, 2 Dec 2023 13:48:56 +0800 Subject: [PATCH 1/3] update subtyping --- src/subtyping.md | 97 ++++++++++++++++++++++++------------------------ 1 file changed, 49 insertions(+), 48 deletions(-) diff --git a/src/subtyping.md b/src/subtyping.md index 55888a4..2fa775e 100644 --- a/src/subtyping.md +++ b/src/subtyping.md @@ -1,9 +1,9 @@ -# 子类型和协变 +# 子类型化和变异性 -Rust 使用生命周期来追踪借用和所有权之间的关系。 +Rust 使用生命周期来追踪借用和所有权。 但是，原生的生命周期实现可能过于严格，或者会允许未定义行为。 -为了实现对生命周期的灵活使用并防止滥用，Rust 使用 **子类型** 和 **协变**。 +为了实现对生命周期的灵活使用并防止滥用，Rust 使用 **子类型** 和 **变异**。 让我们从一个例子开始。 @@ -35,33 +35,32 @@ error[E0308]: mismatched types | expected `&'static str`, found struct `&'world str` ``` -这是相当不幸的。在这种情况下，我们希望接受的类型至少要和 `'world` 一样长。 +这是相当不幸的。在这种情况下，我们希望这个函数能接受任何只需要至少包含 `'world` 的类型 让我们尝试使用生命周期进行子类型化。 ## 子类型化 子类型化是指一种类型可以替代另一种类型的概念。 -我们定义 `Sub` 是 `Super` 的子类型（在本章中我们将使用表示法 `Sub <: Super`）。 +我们定义 `Sub` 是 `Super` 的子类型（在本章中我们将其表示为 `Sub <: Super`）。 -这表示 `Super` 定义的 *要求* 集合被 `Sub` 完全满足。然后，`Sub` 可能有更多的要求。 +这表示生命周期 `Sub` 的范围要包含 `Super` 的范围，并且 `Sub` 的范围有可能更大。 -现在，为了使用生命周期进行子类型化，我们需要定义一个生命周期的要求： +现在，为了使生命周期子类型化，我们需要先定义一个生命周期： > `'a` 定义了一段代码区域。 -既然我们为生命周期定义了一组要求，我们就可以定义它们之间的关系： +然后我们就可以定义它们之间的关系： -> 当且仅当 `'long` 定义一个 **完全包含** `'short` 的代码区域时，`'long <: 'short`。 +> 当且仅当 `'long` 是一个 **完全包含** `'short` 的代码区域时，`'long <: 'short`。 `'long` 可能定义了一个比 `'short` 更大的区域，但这仍符合我们的定义。 -> 正如我们将在本章后面看到的，子类型化比这要复杂得多，但这个简单的规则在大多数情况下是非常好的直觉。 -除非您编写不安全的代码，否则编译器将为您自动处理所有的特殊情况。 +> 虽然在本章后面，子类型化比这要复杂得多，但这个简单的规则在大多数情况下都适用。除非您编写不安全的代码，否则编译器将为您自动处理所有的特殊情况。 > 但这是 Rustonomicon。我们正在编写不安全的代码，所以我们需要了解这些东西是如何真正工作的，以及我们如何搞乱它。 -回到我们上面的例子，我们可以说 `'static <: 'world`。现在，让我们也接受子类型生命周期可以通过引用传递的想法（更多内容请参见 [协变](#variance)），例如 `&'static str` 是 `&'world str` 的子类型，然后我们可以将 `&'static str` 降级为 `&'world str`。有了这个，上面的示例可以编译： +回到我们上面的例子，我们可以说 `'static` 是 `'world` 的子类型，而又因为生命周期可以通过引用传递（更多内容请参见 [变异性](#variance)），所以`&'static str` 是 `&'world str` 的子类型，通过下文讲述的 _变异性_ 我们可以将 `&'static str` 的生命周期收缩为 `&'world str`。如此，上面的示例可以编译： ```rust fn debug<'a>(a: &'a str, b: &'a str) { @@ -73,14 +72,14 @@ fn main() { { let world = String::from("world"); let world = &world; // 'world 的生命周期比 'static 短 - debug(hello, world); // hello 从 `&'static str` 静默降级为 `&'world str` + debug(hello, world); // hello 从 `&'static str` 静默收缩为 `&'world str` } } ``` -## 协变 +## 变异性 -在上面，我们简单地说明了 `'static <: 'b`静默地暗示了`&'static T <: &'b T`。这使用了一个名为 _协变_ 的性质。然而，这并不总是像这个例子那样简单。为了理解这一点，让我们尝试稍微扩展这个例子： +在上面，我们简单地说明了 `'static <: 'b` 静默地暗示了 `&'static T <: &'b T` 。这使用了一个名为 _变异_ 的性质。然而，这并不总是像这个例子那样简单。为了理解这一点，让我们尝试稍微改变这个例子： ```rust, compile_fail, E0597 fn assign(input: &mut T, val: T) { @@ -104,24 +103,26 @@ fn main() { 我们第一反应可能是怪 `assign` 的实现，但实际上这里并没有什么错误。一个值想要赋值到一个具有相同类型的 `T` 也不奇怪。 -问题是我们不能假设 `&mut &'static str` 和 `&mut &'b str` 是兼容的。 +所以，问题在于，我们不能假设 `&mut &'static str` 也可以转换成 `&mut &'b str`。 这意味着，即使 `'static` 是 `&'b` 的子类型，`&mut &'static str` 也 **不能** 是 `&mut &'b str` 的子类型。 -协变是 Rust 借用的概念，用于定义泛型参数通过子类型之间的关系。 +**变异性** 是 Rust 引用的一个性质 ，用于定义泛型参数之间的子类型 (也就是包含与被包含) 关系。 > 注意：为了方便起见，我们将定义一个泛型类型 `F`，以便我们可以方便地讨论 `T`。希望这在上下文中是清楚的。 -类型 `F` 的 *协变性* 是其输入子类型化如何影响其输出子类型化。在 Rust 中有三种协变。设两种类型 `Sub` 和 `Super`，其中 `Sub` 是 `Super` 的子类型： +类型 `F` 的 *变异性* 与它的泛型参数有关。 -* `F` 是 **协变的**，如果 `F` 是 `F` 的子类型（子类型属性被传递） -* `F` 是 **逆变的**，如果 `F` 是 `F` 的子类型（子类型属性被 "反转"） -* 否则，`F` 是 **不变的** （不存在子类型关系） +在 Rust 中有三种变异性，假设 `Sub` 是 `Super` 的子类型： -如果我们回想上面的例子，`&'a T` 在 `'a` 上是协变的，因此我们可以对其进行子类型化。我们可以这样说。 +* `F` 是 **协变的**，如果 `F` 是 `F` 的子类型（子类型属性被传递）(译者注：即生命周期 `Sub` 可以收缩成 `Super`) +* `F` 是 **逆变的**，如果 `F` 是 `F` 的子类型（子类型属性被 "反转"）(译者注：即生命周期 `Sub` 可以扩大成 `Super`) +* 否则，`F` 是 **不变的** （不存在子类型关系）(译者注：即生命周期不能发生变化) + +让我们回想上面的例子，如果 `'a` 是 `'b` 的子类型，我们可以将 `&'a T` 视作是 `&'b T` 的子类型，因而`&'a T`对于 `'a` 上是协变的。 此外，我们注意到不能将 `&mut &'a U` 视为 `&mut &'b U` 的子类型，因此我们可以说 `&mut T` 在 `T` 上是 *不变的* -以下是一些其他泛型类型及其协变性的表格： +以下是一些其他泛型类型的变异性的表格： | | 'a | T | U | |-----------------|:---------:|:-----------------:|:---------:| @@ -131,25 +132,25 @@ fn main() { | `Vec` | | 协变 | | | `UnsafeCell` | | 不变 | | | `Cell` | | 不变 | | -| `fn(T) -> U` | | **逆**变 | 协变 | +| `fn(T) -> U` | | **逆变** | 协变 | | `*const T` | | 协变 | | | `*mut T` | | 不变 | | -这些可以简单地解释为其他类型的关系： +其中，一些类型的变异性可以直接类比成其他类型。 -* `Vec` 以及所有其他拥有指针和集合遵循与 `Box` 相同的逻辑 +* `Vec` 以及所有其他占有所有权的集合遵循与 `Box` 相同的逻辑 * `Cell` 以及所有其他内部可变性类型遵循与 `UnsafeCell` 相同的逻辑 -* 具有内部可变性的 `UnsafeCell` 使其具有与 `&mut T` 相同的协变属性 +* 具有内部可变性的 `UnsafeCell` 使其具有与 `&mut T` 相同的变异性属性 (译者注：因为具有内部可变性的`UnsafeCell` `Cell`等，都可以通过仅仅使用 `&T` 进行 `&mut T` 才能进行的操作，所以它们必须和 `&mut T` 一样是不变的) * `*const T` 遵循 `&T` 的逻辑 * `*mut T` 遵循 `&mut T`（或 `UnsafeCell`）的逻辑 -有关其他类型，请参见[参考手册的 "协变" 部分][variance-table]。 +有关其他类型，请参见[参考手册的 "变异性" 部分][variance-table]。 [variance-table]: ../reference/subtyping.html#variance -> 注意：语言中唯一的逆变来源是函数参数，这就是为什么它实际上在实践中很少出现。调用逆变涉及到函数指针的高阶编程，这些函数指针需要具有特定生命周期（而不是通常的 "任意生命周期"）的引用，而这将涉及更高级别的生命周期，它们可以独立于子类型化工作。 +> 注意：语言中唯一的逆变来源于函数参数，这就是为什么它实际上在实践中很少出现。调用逆变涉及到函数指针的高阶编程，这些函数指针需要具有特定生命周期（而不是通常的 "任意生命周期"）的引用，而这将涉及更高级别的生命周期，它们可以独立于子类型化工作。 -现在我们对协变有了更正式的理解，让我们更详细地讨论一些例子。 +现在我们对变异性有了更深入的理解，让我们更详细地讨论一些例子。 ```rust,compile_fail,E0597 fn assign(input: &mut T, val: T) { @@ -191,7 +192,7 @@ fn assign(input: &mut T, val: T) { } ``` -它只是接收一个可变引用和一个值，然后将该值覆盖。这个函数的关键是它创建了一个类型相等约束。它在签名中清楚地说，被引用和值必须是 *完全相同* 的类型。 +它只是接收一个可变引用和一个值，然后将该值覆盖。这个函数的关键在于它在签名中清楚地说，被引用和值必须是 *完全相同* 的类型。 与此同时，在调用者中，我们传入 `&mut &'static str` 和 `&'world str`。 @@ -205,13 +206,13 @@ fn debug(a: T, b: T) { } ``` -尽管 `a` 和 `b` 必须具有相同的类型 `T`，但由于 `&'a T` 在 `'a` 上是协变的，我们可以执行子类型化。因此，编译器决定 `&'static str` 可以变为 `&'b str` 当且仅当 `&'static str` 是 `&'b str` 的子类型，这将在 `'static <: 'b` 的情况下成立。这是正确的，因此编译器愿意继续编译此代码。 +尽管 `a` 和 `b` 必须具有相同的类型 `T`，但由于 `&'a T` 在 `'a` 上是协变的，我们可以执行子类型化。因此，编译器认为，当 `'static <: 'b` 的情况下， `&'static str` 可以变为 `&'b str` ，因此 `&'static str` 是 `&'b str` 的子类型。这是正确的，因此编译器愿意继续编译此代码。 事实证明，Box（以及 Vec，HashMap 等）协变的原因与生命周期协变的原因相似：只要你尝试将它们放入诸如可变引用之类的东西中，就会继承不变性，从而阻止你做任何坏事。 -然而，Box 更容易关注重引用的按值方面，我们之前部分忽略了这一点。 +然而，Box 使我们更容易关注值传递的引用问题，我们之前部分忽略了这一点。 -与许多允许值在任何时候被自由别名的语言不同，Rust 有一个非常严格的规则：如果您可以修改或移动一个值，那么您必须确保是唯一一个可以访问该值的人。 +与许多允许值在任何时候被自由别名的语言不同，Rust 有一个非常严格的规则：如果您可以修改或移动一个值，那么您必须确保是唯一一个可以访问该值的人(译者注：即拥有该值的所有权)。 考虑以下代码： @@ -222,58 +223,57 @@ let mut world: Box<&'b str>; world = hello; ``` -我们已经忘记了 `hello` 的 `'static` 存活时间也没有任何问题，因为当我们将 `hello` 移动到只知道它活跃的变量时，**我们销毁了唯一记住它存活时间更长的东西！** +我们已经忘记了 `hello` 的 `'static` 生命周期也没有任何问题，因为当我们将 `hello` 移动到了一个只知道它的生命周期为 `'b` 的变量时，**我们销毁了唯一记住它生命周期为`'static`的东西！我们不再需要 `hello` 的生命周期更长了！** 现在还剩一件事要解释：函数指针。 -要了解为什么 `fn(T) -> U` 应该在 `U` 上是协变的，请考虑以下签名： +要了解为什么 `fn(T) -> U` 应该在 `U` 上是协变的，请思考一下这个签名： ```rust,ignore fn get_str() -> &'a str; ``` -该函数声明可以生成一个由某个生命周期 `'a` 绑定的 `str`。因此，使用以下签名的函数也是完全有效的： +该函数声明可以生成一个由某个生命周期 `'a` 绑定的 `str`。类似地，我们可以使用以下签名来定义一个函数： ```rust,ignore fn get_static() -> &'static str; ``` -所以当函数被调用时，它只期望一个至少活着 `&str` 生命周期的值，实际生活的是否更长并不重要。 +所以当函数被调用时，它只期望一个生命周期至少为 `'a` 的 `&str` 的值，至于这个值的生命周期是不是比 `'a` 更长，并不重要。 -然而，相同的逻辑不能应用于*参数*。考虑尝试满足： +然而，相同的逻辑不能应用于*函数参数*。思考一下： ```rust,ignore fn store_ref(&'a str); ``` -使用： +和 ```rust,ignore fn store_static(&'static str); ``` -第一个函数可以接受任何字符串引用，只要它至少活到 `'a`，但第二个函数不能接受一个生命周期小于 `'static` 的字符串引用，这将导致冲突。协变不适用于此。但是，如果我们将其反过来，实际上*确实*可以工作！如果我们需要一个可以处理 `&'static str` 的函数，一个可以处理*任意*引用生命周期的函数肯定可以很好地工作。 +第一个函数可以接受任何字符串引用，只要它的生命周期包含 `'a`，但第二个函数不能接受一个生命周期小于 `'static` 的字符串引用，这将导致冲突。变异性不适用于此。但是，如果我们将其反过来，实际上*确实*行得通！如果我们需要一个可以处理 `&'static str` 的函数，一个可以处理*任意*引用生命周期的函数肯定可以很好地工作。 让我们看看实践中的例子 ```rust, compile_fail -# use std::cell::RefCell; thread_local! { pub static StaticVecs: RefCell> = RefCell::new(Vec::new()); } -/// 将给定的输入保存到一个线程局部的 `Vec<&'static str>` +/// 将给定的输入保存到一个thread local的 `Vec<&'static str>` fn store(input: &'static str) { StaticVecs.with(|v| { v.borrow_mut().push(input); }) } -/// 使用相同生命周期的输入调用函数！ +/// 用有着相同生命周期的参数 `input` 去调用给定的函数 fn demo<'a>(input: &'a str, f: fn(&'a str)) { f(input); } @@ -284,7 +284,8 @@ fn main() { { let smuggle = String::from("smuggle"); - // `&smuggle` 不是静态的。如果我们用 `&smuggle` 调用 `store`， + // `&smuggle` 的生命周期并非· `'static`。 + // 如果我们用 `&smuggle` 调用 `store`， // 我们将把一个无效的生命周期推入 `StaticVecs`。 // 因此，`fn(&'static str)` 不能是 `fn(&'a str)` 的子类型 demo(&smuggle, store); @@ -296,9 +297,9 @@ fn main() { } ``` -这就是为什么函数类型，与语言中的其他内容不同，是*逆*变量。 +这就是为什么函数类型，与语言中的其他内容不同，是*逆变*的。 -现在，这对于标准库提供的类型来说是很好而已，但是如何确定*您*定义的类型的协变呢？结构体，非正式地说，继承了其字段的协变性。如果一个结构体 `MyType` 有一个泛型参数 `A`，并且在字段 `a` 中使用了 `A`，那么 MyType 对 `A` 的协变程度与 `a` 对 `A` 的协变程度完全相同。 +现在，你对于标准库提供的类型的变异性应有了充分的理解，但是如何确定*您*定义的类型的变异性呢？ 不太规范地说，结构体继承了其字段的变异性。如果一个结构体 `MyType` 有一个泛型参数 `A`，并且在字段 `a` 中使用了 `A`，那么 MyType 对 `A` 的变异性与 `a` 对 `A` 的变异性完全相同。 然而，如果 `A` 被多个字段使用： @@ -330,4 +331,4 @@ struct MyType<'a, 'b, A: 'a, B: 'b, C, D, E, F, G, H, In, Out, Mixed> { } ``` -现在你对 Rust 中的子类型和协变概念应该有了更深入的理解。尽管本章涵盖了许多概念，但通过编译器和类型系统所提供的严密检查来确保这些规则得到遵循和安全操作。当编写泛型代码时，要确保您正确理解子类型化和协变性，以避免出现意外错误和潜在安全问题。 +现在你对 Rust 中的子类型和变异性概念应该有了更深入的理解。尽管本章涵盖了许多概念，但通过编译器和类型系统所提供的严密检查来确保这些规则得到遵循和安全操作。当编写泛型代码时，要确保您正确理解子类型化和变异性，以避免出现意外错误和潜在安全问题。 From 97668884ff1323f91c1b5f414a3b5300b8195483 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Dangerise <2237556709@qq.com> Date: Sat, 2 Dec 2023 16:51:49 +0800 Subject: [PATCH 2/3] fix link of subtyping --- src/subtyping.md | 2 +- 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-) diff --git a/src/subtyping.md b/src/subtyping.md index 2fa775e..a68497a 100644 --- a/src/subtyping.md +++ b/src/subtyping.md @@ -60,7 +60,7 @@ error[E0308]: mismatched types > 但这是 Rustonomicon。我们正在编写不安全的代码，所以我们需要了解这些东西是如何真正工作的，以及我们如何搞乱它。 -回到我们上面的例子，我们可以说 `'static` 是 `'world` 的子类型，而又因为生命周期可以通过引用传递（更多内容请参见 [变异性](#variance)），所以`&'static str` 是 `&'world str` 的子类型，通过下文讲述的 _变异性_ 我们可以将 `&'static str` 的生命周期收缩为 `&'world str`。如此，上面的示例可以编译： +回到我们上面的例子，我们可以说 `'static` 是 `'world` 的子类型，而又因为生命周期可以通过引用传递（更多内容请参见 [变异性](#变异性)），所以`&'static str` 是 `&'world str` 的子类型，通过下文讲述的 _变异性_ 我们可以将 `&'static str` 的生命周期收缩为 `&'world str`。如此，上面的示例可以编译： ```rust fn debug<'a>(a: &'a str, b: &'a str) { From 306ff613c0a174d29d37902950a2f9dc7f91539e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Dangerise <88434542+BlackSunDangerise@users.noreply.github.com> Date: Tue, 5 Dec 2023 12:36:54 +0800 Subject: [PATCH 3/3] =?UTF-8?q?=E4=BF=AE=E6=94=B9=E4=B8=BA=20=E2=80=9C?= =?UTF-8?q?=E7=B1=BB=E5=9E=8B=E7=9A=84=E7=94=9F=E5=91=BD=E5=91=A8=E6=9C=9F?= =?UTF-8?q?=E8=87=B3=E5=B0=91=E8=A6=81=E5=92=8C=20'world=20=E4=B8=80?= =?UTF-8?q?=E6=A0=B7=E9=95=BF=E2=80=9D?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- src/subtyping.md | 2 +- 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-) diff --git a/src/subtyping.md b/src/subtyping.md index a68497a..20c459a 100644 --- a/src/subtyping.md +++ b/src/subtyping.md @@ -35,7 +35,7 @@ error[E0308]: mismatched types | expected `&'static str`, found struct `&'world str` ``` -这是相当不幸的。在这种情况下，我们希望这个函数能接受任何只需要至少包含 `'world` 的类型 +这是相当不幸的。在这种情况下，我们希望接受的类型的生命周期至少要和 `'world` 一样长。 让我们尝试使用生命周期进行子类型化。 ## 子类型化